Iniciacion a la programación I

INICIACIÓN A LA PROGRAMACIÓN I
ÍNDICE
1. ¿Qué es programar? ....................................................................................................... 2
2. Programas ....................................................................................................................... 2
3. Los lenguajes de programación ...................................................................................... 3
3.1 Clasificación de los lenguajes de programación ........................................................ 3
3.1.1 Clasificación según el nivel de abstracción ........................................................ 3
3.1.2 Clasificación según el propósito de creación ..................................................... 9
3.1.3 Clasificación según su paradigma de programación ........................................ 10
4. Código fuente ................................................................................................................ 11
5. Proceso de solución de problemas. Algoritmos ............................................................. 12
5.1 Concepto de algoritmo ............................................................................................. 12
5.2 Formas de representación de un algoritmo: pseudocódigos y diagramas de flujo .. 13
5.3
Fases del proceso de resolución de problemas mediante la creación de un
programa . .................................................................................................................................. 14
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1. ¿Qué es programar?
Programar consiste en crear una serie de órdenes dirigidas a un ordenador o
dispositivo para que lleve a cabo las tareas que le encomendemos, con el objetivo de
solucionar un determinado problema. La programación es el instrumento que permite la
ejecución de las tareas automatizadas de un sistema informático.. Es pues una herramienta
muy poderosa.
Para conseguir esto, se utilizan los lenguajes de programación, a través de las cuales se
crearán los programas que contienen las instrucciones que se dan a la máquina para que ésta
ejecute determinada acción.
2. Programas
Un programa es una secuencia de instrucciones que han sido escritas en un lenguaje
de programación concreto, entendibles por el ordenador, y que permiten realizar un trabajo
o resolver un problema. Si no sabemos resolver este problema, no podremos escribir el
programa. De ahí que un buen programador siempre comienza su trabajo con un análisis y
compresión exhaustivos del problema que pretende resolver.
Si el objetivo de un programa es la resolución de un problema, lo primero que tenemos
que considerar es que las formas de resolver un mismo problema no son únicas, de forma que
ante un mismo problema un programador podrá escribir diferentes programas que solucionen
de distinta forma el problema planteado. Pero, si bien lo anterior es evidente, lo que sí podemos
afirmar es que, en la codificación de cualquier programa, de forma general, se pueden distinguir
las siguientes partes:
 Entrada de datos: instrucciones que recogen datos de un dispositivo o periférico
para ser almacenados en la memoria principal a la espera de su proceso posterior.
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 Proceso: parte del programa que engloba las instrucciones encargadas de procesar
los datos recogidos anteriormente. Los resultados se almacenan de nuevo en la
memoria principal.
 Salida de resultados: instrucciones del programa que recogen los resultados
obtenidos en la fase anterior y los envían a los dispositivos, periféricos, etc de salida
de la información.
3. Los lenguajes de programación
De la misma forma que el término genérico "lenguaje" se refiere a cualquier sistema
estructurado de comunicación (por ejemplo, gestos, sonidos, símbolos, ... y las reglas que rigen
su uso), podemos definir lenguaje de programación como un conjunto de caracteres y reglas
que permiten crear un programa , para introducir y tratar la información en un ordenador.
Son lenguajes artificiales creados con el objetivo de conseguir la comunicación entre el humano y
la máquina, o entre máquinas.
3.1 Clasificación de los lenguajes de programación
Los lenguajes de programación se pueden clasificar atendiendo a diversos criterios.
3.1.1 Clasificación según el nivel de abstracción
De todos ellos, el criterio que ayuda a una mejor comprensión de lo que en realidad son los
lenguajes de programación y para qué se utilizan, es el nivel de abstracción. Según dicho nivel de
abstracción, los lenguajes de programación pueden ser:

Lenguaje máquina
Es el lenguaje de programación que
entiende
directamente
la
computadora
o
máquina. Utiliza el sistema binario, es decir,
únicamente utiliza dos dígitos, el 0 y el 1. Con
estos dos únicos dígitos, conocidos como bits,
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forma las cadenas binarias (combinaciones de ceros y unos) con las que la CPU de
una máquina procesa la información.
Cualquier cosa que queramos que realice el ordenador debe expresarse
con este código de ceros y unos, que es el lenguaje que realmente entiende y utiliza el
microprocesador de una ordenado o dispositivos. El lenguaje máquina fue el primer lenguaje
de programación.
Los primeros programadores programaban en lenguaje máquina, con números binarios,
pero la complejidad de las operaciones realizadas y la facilidad de cometer errores derivó en la
necesidad de crear lenguajes de programación más parecidos al lenguaje humano, más sencillos
y rápidos de manejar y de entender.
De esta forma, para escribir un programa de forma más sencilla y fácil de recordar, se
utilizan los lenguajes de bajo y alto nivel. En ellos la sucesión de unos y ceros es sustituida por
letras o palabras, mucho más fáciles de recordar y utilizar, por su mayor semejanza con el
lenguaje humano, generalmente el inglés.

Lenguajes de Programación de Bajo Nivel (Lenguaje ensamblador)
A este grupo pertenecen los primeros
lenguajes
creados
lenguaje
máquina
utilizado
por
el
intentando
por
uno
hombre.
sustituir
más
Se
el
similar
denominan
frecuentemente lenguajes ensambladores.
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Son mucho más fáciles de utilizar que el lenguaje máquina, pero son específicos de
cada procesador, lo que obliga a reescribir los programas hechos con este tipo de lenguaje si
nos llevamos el programa a otro computador (poca portabilidad), siendo éste su principal
inconveniente.
Estos lenguajes están constituidos básicamente por las instrucciones del lenguaje
máquina escritas en forma simbólica, mediante códigos nemotécnicos (los mnemónicos son
grupos de 3-4 caracteres alfanuméricos que simbolizan las órdenes o tareas a realizar)., fáciles
de leer y de recordar(ejemplo: ADD(sumar), MOV (mover), ...). Un programa escrito en este
lenguaje no es directamente ejecutable en la máquina. De esta forma, debido a su simbolismo,
debe de ser traducido a un programa equivalente, escrito en lenguaje de máquina, capaz de ser
ejecutado.
Esta
traducción
se
realiza
mediante
programas
denominados
programas
ensambladores.
.
En la actualidad se suele usar en ambientes reducidos, académicos y de investigación,
cuando se va a manipular hardware y se pretende conseguir un uso de recursos muy controlado,
o cuando se pretende conseguir unos altos rendimientos. En los ensambladores se necesitan
muchas instrucciones para tareas simples y su utilización exige grandes conocimientos sobre el
hardware de la máquina, por lo que programar en ensamblador es realmente complejo.
Muchos dispositivos programables (como los microcontroladores) aún cuentan con el
ensamblador como la única manera de ser manipulados.
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 Lenguajes de Programación de Alto Nivel
Los lenguajes de alto nivel son más fáciles de
aprender y utilizar porque son los que más se
parecen al lenguaje natural, ya que se usan
palabras
o
comandos
del
lenguaje
humano
(generalmente inglés). Por ello son los más utilizados
por los programadores.
Además
los
lenguajes
de
alto
nivel
son
independientes de la máquina, por lo que se pueden
usar
en
cualquier
computador
con
muy
pocas
modificaciones o sin ellas.
Sirven fundamentalmente para crear programas informáticos que solucionan diferentes
problemas.
Existen muchos lenguajes de programación de alto nivel con sus diferentes versiones y
lenguajes derivados. Entre ellos tenemos el HTML, , C, C++, SQL, JAVA, FORTRAN, Python,
Pascal, LOGO, Processing, ...
El primer lenguaje de programación de alto nivel que fue creado es FORTRAN que
significa Traductor de Formulas y proviene de las palabras en inglés FORmula TRANslating.
Fortran fue desarrollado por un equipo de investigadores de IBM en la década de 1950,
que buscaban un lenguaje de programación que tuviera apariencia al lenguaje humano.
Fortran se sigue utilizando hoy en día para la programación de aplicaciones científicas y
matemáticas
Los lenguajes de alto nivel necesitan un programa compilador o un programa
intérprete que lo traduzca a lenguaje máquina para que la computadora pueda entenderlo.
Estos programas de traducción pueden ser: Compiladores o Intérpretes.
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Compiladores e intérpretes
Tanto el compilador como el intérprete son programas cuya finalidad es "traducir" las
instrucciones enviadas a una máquina en un lenguaje de alto nivel a un lenguaje que el
equipo pueda entender.
– Compiladores.
Son programas especiales que procesan las instrucciones escritas en un lenguaje de
programación de alto nivel y las convierte a lenguaje de máquina. El compilador traduce el
programa completo a código máquina antes de empezar a ejecutarlo, a lo que se llama
código objeto, y si no hay errores, genera un archivo ejecutable. Gráficamente:
Los compiladores son programas muy grandes que permiten la comprobación de errores. En
realidad algunos compiladores pueden traducir lenguaje de alto nivel a un lenguaje ensamblador
intermedio, que luego se traduce a código de máquina por un programa ensamblador. Pro la
mayoría de los compiladores generan código de máquina directamente.
Por todo lo anterior, todo lenguaje de alto nivel tiene un compilador incorporado.
Básicamente, el compilador es la parte central de dicho lenguaje, porque define y traduce las
instrucciones recibidas a código máquina.
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Una vez compilado el programa, podemos ejecutarlo, es decir, hacer que se inicie la carga del
programa y comiencen a realizarse las acciones programadas.. Ejemplos de lenguajes
compilados son Pascal o C++.
Las ventajas del utilizar un compilador son:

El programa ejecutable no incluye el código fuente, por lo tanto, el código compilado es más
seguro.

Un programa compilado se ejecutan más rápidamente que un programa que está siendo
interpretado ya que la traducción se realiza directamente a código máquina.
Las desventajas de utilizar un compilador son:

El código objeto necesita crearse para obtener el archivo ejecutable final, y si el programa es
muy largo, el proceso de compilación puede ser muy lento.
 El código fuente debe estar libre de errores para que el archivo ejecutable se genere.
 El archivo ejecutable generado por el compilador solo funcionará en el sistema operativo en
el que fue creado.
– Intérpretes.
Un intérprete es un programa que, en tiempo de ejecución, transcribe a lenguaje
máquina y ejecuta una por una, en la secuencia descrita en el programa fuente, el conjunto de
instrucciones del mismo (sin generar un programa objeto). De esta forma, cada vez que se
ejecuta el programa fuente, éste deberá ser interpretado de nuevo; cada vez que se ejecuta una
sentencia ésta debe ser interpretada de nuevo.
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Es decir, el programa intérprete traduce y ejecuta las instrucciones del programa línea
a línea, siguiendo la secuencia real del programa. Cuando detecta un error, la traducción y
ejecución del programa se detienen, e indica un código de error. La ejecución del
programa en un intérprete es por lo general, más lenta que en un compilador. El intérprete
no genera un archivo ejecutable. La ventaja de ello es que cualquier programa puede ser
interpretado en cualquier sistema operativo.
Ejemplos de lenguajes interpretados son las primeras versiones de BASIC o Scratch.
Las ventajas del utilizar un intérprete son:

Al ejecutarse línea a línea, resulta ser más fácil de depurar y comprobar errores.

Si el programa es muy largo, un intérprete resulta es más rápido que un compilador
porque no tiene que traducir todo el programa para ejecutarlo.
Las desventajas de utilizar un intérprete son:

El código fuente se requiere para poder ejecutar un programa

Los intérpretes son más lentos que los programas compilados o ejecutables.
De esta manera un programador puede diseñar un programa en un lenguaje mucho más
cercano a como piensa un ser humano (lenguaje de alto nivel), para luego compilarlo o
interpretarlo hasta un programa más manejable por una computadora. (lenguaje máquina).
3.1.2 Clasificación según el propósito de creación
Atendiendo al propósito para el que se crean, los lenguajes de programación pueden ser:

Lenguajes de Propósito General: permiten la implementación de prácticamente cualquier
algoritmo, el nivel de abstracción es más uniforme, proporciona razonable rendimiento. Ej
Pascal, C, C++, Java, Delphi, Lisp, Scheme.

Lenguajes de Propósito Específico: tienen por lo general un conjunto muy restringido de
características y un alto nivel de abstracción para cumplir tareas especificas como el
procesamiento de textos, gráficos, audio, video e ingeniería. Ejemplos: Snobol, SQL, Matlab.
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3.1.3 Clasificación según su paradigma de programación
Otro posible criterio de clasificación de los lenguajes de programación es el hacerlo
según su paradigma* de programación.
* El término “paradigma” ha sido objeto de muchas interpretaciones. En su origen griego, significaba “modelo”, “ejemplo”
o “patrón”. Sobre este punto de partida, podemos hablar de un paradigma como un conjunto de creencias, prácticas y
conocimientos que guían el desarrollo de una disciplina durante un período de tiempo. En diversas ramas de la ciencia, un
conjunto de ideas en vigencia puede ser reemplazado drásticamente por otro que entre en conflicto con él y se demuestre más
acertado. La programación tiene sus propios paradigmas, pero el término “paradigma de programación” no necesariamente
representa un modelo único que deba ser respetado hasta que aparezca otro mejor.
Un paradigma de programación es un estilo de desarrollo de programas. Es decir,
un modelo para resolver problemas computacionales. Los lenguajes de programación,
necesariamente, se encuadran en uno o varios paradigmas a la vez a partir del tipo de órdenes
que permiten implementar, algo que tiene una relación directa con su sintaxis. Según su
paradigma, los lenguajes de programación pueden ser:

Lenguajes Imperativos.
Se llama lenguajes imperativos a aquellos en los cuales se le ordena a la computadora
cómo realizar una tarea siguiendo una serie de pasos o instrucciones, por ejemplo:
Paso 1, solicitar número.
Paso 2, multiplicar número por dos.
Paso 3, imprimir resultado de la operación. ... etc,
El proceso anterior se puede realizar con un lenguaje imperativo como por ejemplo
BASIC, C, C++, Java, Clipper, Dbase, C#, PHP, Perl, etc.
Dentro de la programación imperativa, se tiene un conjunto de instrucciones que le
indican al computador cómo realizar una tarea.

Lenguajes Declarativos.
Son aquellos lenguajes de programación en los cuales se le indica a la computadora qué
es lo que se desea obtener o qué es lo que se está buscando, sin especificar los pasos a seguir
para conseguirlo.
Por ejemplo: "Obtener los nombres de todos los empleados que tengan más de 32 años" .
Eso se puede lograr con un lenguaje declarativo como SQL.
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Se expresa lo que el programa debe lograr sin prescribir cómo hacerlo . Ejemplos: SQL,
HTML, RPG
 Lenguajes Funcionales. Estos programas se basan en la utilización de funciones
matemáticas predefinidas, es decir, implementaciones de comportamiento que reciben un
conjunto de datos de entrada y devuelven un valor de salida. Ejemplos: Lisp, Scheme, Common
Lisp, ML, CAML.
 Lenguajes de Lógicos.
Expresan tareas utilizando la lógica matemática como lenguaje de programación.
Ejemplo: Prolog.

Lenguajes Orientados a Objetos. Crean un sistema de clases y objetos
siguiendo el esquema del mundo real para definir los objetos, acciones y forma de
comunican entre objetos.
Un objeto es una entidad provista de un conjunto de propiedades o atributos
("datos") y de comportamiento o funcionalidad ("métodos"). Corresponden a los objetos reales del
mundo que nos rodea, o a objetos internos del sistema (del programa). Una clase es una
colección de objetos similares, con unas propiedades y comportamiento comunes que les
hacen pertenecer a esa clase y no a otra.
Ejemplos: C++, Java, Python, Visual Basic.
4. Código fuente
El código fuente (source code) consiste en uno o más archivos que contienen las
instrucciones de programación con las cuales un desarrollador de software ha creado
determinado programa o aplicación.
.
Cuando un desarrollador de software escribe un programa utilizando algún tipo de lenguaje de
programación (C, C++, JAVA, Python, etc.). El archivo o archivos que son escritos forman lo que
se denomina programa origen o código fuente. Para ejecutar el programa, el código fuente debe
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ser traducido a lenguaje de máquina, para que el computador lo pueda entender y así ejecutar la
aplicación de acuerdo a las instrucciones recibidas.
Acceder al código fuente concreto de un programa significa acceder a todo lo creado, o,
como se suele decir, “abrir el programa”.
Dentro del argot, se suele decir también que se va a “liberar” el código cuando se va a
compartir el programa en forma de texto, para que cualquier persona lo analice, modifique, lo
comparta o lo copie. Cuando se libera un programa este queda expuesto, por lo que queda en
estado de inestabilidad.
Por regla general, el código fuente no se libera en los programas comerciales. Al comprar
un sistema operativo o alguna aplicación de uso general como Microsoft Office, por lo general
recibes una aplicación en forma de código objeto compilado, que solo permite ser ejecutado, no
puede ser modificado porque el código fuente no está incluido.
5. Proceso de solución de problemas. Algoritmos
5.1 Concepto de algoritmo
Cuando queremos resolver un problema a través de la creación de un programa informático
habremos de diseñar previamente lo que se denomina un algoritmo.
Se llama algoritmo a la secuencia de pasos organizados a seguir para resolver un
problema. Cualquier algoritmo debe tener las siguientes características:
- La descripción de cada paso no debe llevar a ambigüedades, los pasos son
absolutamente explícitos y no inducen a error.
- El número de pasos debe ser finito, de forma que el algoritmo se pueda ejecutar en un
tiempo finito.
Los algoritmos son independientes de la sintaxis de cada lenguaje de programación en
particular, siendo evidente que el algoritmo que lleve a la solución de un determinado problema
puede ser expresado utilizando distintos lenguajes de programación.
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5.2 Formas de representación de un algoritmo: pseudocódigos y
diagramas de flujo
Hay distintas formas de escribir un algoritmo, bien usando un lenguaje específico de
descripción
de
algoritmos
(pseudocódigo),
bien
mediante
representaciones
gráficas
(organigramas o diagramas de flujo).
Veamos un ejemplo de diseño de un algoritmo, expresado de ambas formas:
En los diagramas de flujo existen símbolos estandarizados que permiten reflejar distintos
tipos de pasos en un algoritmo.
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Independiente del lenguaje de programación que vaya a usarse, un algoritmo que esté
escrito en pseudocódigo o con un diagrama de flujo es fácilmente traducible a muchos
lenguajes de programación. El pseudocódigo es una forma de escribir los pasos, pero de la
forma más cercana al lenguaje de programación que vamos a utilizar, es como un falso lenguaje
muy cercano al lenguaje humano.
5.3
Fases del proceso de resolución de problemas mediante la
creación de un programa .
La creación de un programa informático es un proceso ordenado que ha de realizarse de
modo secuencial. Desde el programa más sencillo, con pocas instrucciones, hasta la
programación de grandes aplicaciones que contienen miles de líneas de instrucciones, se han de
seguir una serie de pasos, que constituyen las ETAPAS DE PROGRAMACION.
 Definición del problema
El enunciado del problema, el cual debe ser claro y complejo. Es importante que
conozcamos exactamente "que se desea obtener al final del proceso" ; mientras esto no se
comprenda no puede pasarse a la siguiente etapa.
 Análisis de los datos
Para poder definir con precisión el problema se requiere que las especificaciones de
entrada y salida sean descritas con detalle ya que esto es un requisito para lograr una solución
eficaz.
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Una vez que el problema ha sido definido y comprendido, deben analizarse los
siguientes aspectos :
- Los resultados esperados.
- Los datos de entrada disponibles.
- Herramientas a nuestro alcance para manipular los datos y alcanzar un resultado
(fórmulas, tablas, accesorios diversos).
Ejemplo: Diseñar un programa informático que permita, conocido el radio de una
circunferencia, calcular e imprimir su superficie y su longitud de circunferencia.
ANALISIS: Como entrada tendremos el radio del círculo, que será un número real.
Las salidas serán dos variables : superficie y circunferencia que también serán de tipo
real. Es decir:
Entradas : Radio del círculo (variable RADIO).
Salidas : Superficie del círculo (variable AREA).
Circunferencia del círculo (variable CIRCUNFERENCIA).
Variables : RADIO, AREA, CIRCUNFERENCIA tipo real.
 Diseño del algoritmo (solución)
Esta fase se refiere a dar una solución al problema planteado, para lo que se diseña el
algoritmo correspondiente. En caso de obtenerse varios algoritmos que den solución al mismo
problema se selecciona uno de ellos, utilizando criterios ya conocidos.
Esta etapa incluye la descripción del algoritmo resultante en pseudocódigo o en
forma de diagrama de flujo.
 Codificación del programa (obtención del código fuente y del código objeto)
Se refiere a la obtención de un programa definitivo que pueda ser comprensible
para la máquina. Incluye una primera etapa de escritura del programa en lenguaje de alto
nivel (código fuente), y una segunda que se reconoce como compilación, donde el lenguaje de
alto nivel se traduce a lenguaje máquina, obteniéndose así el programa en código objeto.
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 Prueba y depuración
Una vez que se ha obtenido el programa ejecutable, este es sometido a prueba a fin de
determinar si resuelve o no el problema planteado en forma satisfactoria.
Las pruebas que se le aplican son de diversa índole y generalmente dependen del tipo
de problema que se está resolviendo. Comúnmente se inicia la prueba de un programa
introduciendo datos válidos, inválidos e incongruentes y observando cómo reacciona en cada
ocasión.
El proceso de depuración consiste en localizar los errores y corregirlos en caso de que
estos existan. Si no existen errores, puede entenderse la depuración como una etapa de
refinamiento en la que se ajustan detalles para optimizar el desempeño del programa
 Documentación
Es la guía o manual escrito de que indica los pasos a seguir en la utilización del
programa.
A menudo un programa escrito por una persona, es usado por otra. Por ello la
documentación sirve para ayudar a comprender o usar un programa o para facilitar futuras
modificaciones.
 Mantenimiento
Se refiere a las actualizaciones que deban aplicarse al programa cuando las
circunstancias así lo requieran. Este programa deberá ser susceptible de ser modificado para
adecuarlo a nuevas condiciones de operación.
Cualquier actualización o cambio en el programa deberá reflejarse en su
documentación.
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